106 成大資工所考古題詳解｜硬體考點分析

題型與配分

全卷 3 頁、7 大題、100 分，不可使用計算機。

作答規定：請於答案卷（卡）作答，於本試題紙上作答者不予計分。卷首印有一張含題號與小題編號的空表格，要在答案卷上作同樣的表格並填入答案，否則不予計分。

計算機組織考點

• 第 1 題（30%）｜看 TLB 與 cache 的方塊圖回答六個小問，圖上是 CPU → A → TLB → B → Cache → Main memory，旁邊有 Page table
• 第 1(1) 題（5%）｜TLB 的輸入 A 叫什麼（提示「XXX address」）
• 第 1(2) 題（5%）｜TLB 的輸出 B 叫什麼
• 第 1(3) 題（5%）｜以 B 為輸入的 cache 叫什麼（提示「XXX cache」）
• 第 1(4) 題（5%）｜這種設計會不會有 cache aliasing 問題，並說明理由
• 第 1(5) 題（5%）｜「可能發生快取 hit、但 TLB miss 且 page table 也 miss」這個敘述對不對
• 第 1(6) 題（5%）｜算平均記憶體存取時間：1 GHz、cache hit 2 cycles、miss penalty 100 cycles、每道指令 0.03 次 miss
• 第 2 題（10%）｜五級 pipeline 的 data dependence，程式為 I1: ADD R1,R2,R0、I2: LW R2,16(R1)、I3: LW R1,4(R3)、I4: SUB R5,R3,R4
• 第 2(1) 題（3%）｜找出所有 data dependence
• 第 2(2) 題（3%）｜有無 forwarding 時各有哪些 hazard
• 第 2(3) 題（4%）｜是否有 forwarding 也解不掉的 data hazard，若有請重排
• 第 3 題（10%）｜三個是非題，要說明理由（題目明訂 explain your answer）
• 第 3(1) 題（3%）｜「Strong scaling 不受 Amdahl's Law 限制」
• 第 3(2) 題（3%）｜「SMP 與訊息傳遞電腦都依賴鎖來同步」
• 第 3(3) 題（4%）｜「CPU 的多執行緒技術有助於減少記憶體延遲」

作業系統考點

• 第 4 題（10%）｜shared memory 與 IPC 的比較：要 compare and contrast，並說明作業系統在兩者中各扮演什麼角色
• 第 5 題（10%）｜thrashing 三問：成因、系統如何偵測、偵測到之後怎麼消除
• 第 6 題（20%）｜Banker's algorithm：四個 process P1–P4、四種資源 A–D，給 Allocation、Max 與 Available (2,6,3,1)
• 第 6(1) 題（5%）｜Need 矩陣的內容
• 第 6(2) 題（10%）｜系統是否在 safe state、為什麼
• 第 6(3) 題（5%）｜P1 請求 (1,3,5,1) 能否立即核准
• 第 7 題（10%）｜最大可接受的 page fault rate：page table 放在 register 中、page fault 服務時間為 8 ms（乾淨頁）或 20 ms（髒頁）、70% 的被換出頁是髒的、記憶體存取 100 ns，要求 effective access time 不超過 200 ns

作答時要注意的地方

1. 答案要填進卷首指定的表格，沒照表格作答不給分。
2. 第 1 題 30 分、第 6 題 20 分，兩題合計 50 分。
3. 第 3 題明訂要說明理由，只填是或非拿不到全部分數。
4. 第 7 題的 page fault 服務時間以毫秒計、記憶體存取以奈秒計。

準備方向

• TLB、page table 與 cache 的 hit 組合（106 第 1 題）。
• Banker's algorithm：106 第 6 題、113 第 3 題。
• page fault rate 與 effective access time：106 第 7 題、112 第 4(3) 題。
• strong scaling 與 weak scaling：106 第 3(1) 題、114 第 4(b) 題。
• data dependence 與 hazard（106 第 2 題）。
• thrashing（106 第 5 題）。
• shared memory 與 message passing 的比較（106 第 4 題）。